CC BY
50
ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
УДК 66.664
Г. Х. Гумерова, С. Ф. Дебердеева,
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ПРЕСНОЙ ВОДОЙ
Ключевые слова: экологически чистая пресная вода, очистка воды, адсорбционный способ, мембранный способ,
дистилляционный способ.
Исследования показали, что более высокими энергетическими характеристиками обладают дистилляционные аппараты, которые позволяют решить проблемы получения экологически чистой пресной воды.
Keywords: ecologically pure fresh water, water treatment, adsorption method, membrane method, distillate method.
Studies have shown that higher energy characteristics have distillation apparatus, which allow to solve problems of the production of ecologically clean fresh water.
Н. А. Николаев
Проблема обеспечения предприятий пищевой промышленности экологически чистой пресной водой требует безотлагательного решения, в связи с катастрофическим загрязнением источников её (рек и водохранилищ) вредными веществами техногенного и антропогенного происхождения.
Содержание вредных для здоровья людей веществ в некоторых источниках в десятки и даже сотни раз превышает предельно допустимые концентрации (ПДК).
В существующей в нашей стране системе водозабора реализуется минимальная очистка воды: от жидких и твердых нерастворимых взвесей (осветление) и хлорирование с целью подавления болезнетворных микробов, вызывающих кишечные и другие эпидемические заболевания.
Очистка воды от ионов тяжелых металлов, радионуклидов, органических и неорганических соединений отсутствует, по причине её чрезвычайно высокой стоимости при огромных объёмах потребления водопроводной воды.
Сегодня вода, поступающая из водопроводной сети, принципиально непригодна для употребления в пищевых целях.
Однако, несмотря на это, большинство пищевых предприятий используют её без дополнительной качественной очистки [1].
Учитывая сложившуюся кризисную обстановку, представляется необходимым создание на предприятиях, использующих водопроводную воду при производстве пищевых продуктов, установок комплексной очистки воды от вредных компонентов, таких, как ионы тяжелых металлов, фенол, радионуклиды и др.
Такая очистка может быть осуществлена адсорбционным, мембранным или дистилляционным способом.
Адсорбционный способ основан на применении природных или синтетических адсорбентов. Поскольку он исключительно селективен, его применение для комплексной очистки воды одновременно от ряда вредных примесей
различного характера не имеет перспектив практической реализации, так как это потребовало бы каскада очистных аппаратов, в каждом из которых осуществлялась бы очистка от конкретного компонента.
Мембранный способ очистки основан на использовании синтетических мембран, обладающих селективной пропускной способностью, и также не может обеспечить комплексную очистку воды. Кроме того, присутствие в воде органических соединений ведет к разбуханию мембран и изменению их характеристик.
Дистилляционный способ, в отличие от предыдущих, универсален, то есть обеспечивает очистку от любых присутствующих в воде нелетучих и трудно летучих примесей, а также не требует непрерывного мониторинга качества получаемого дистиллята.
Для промышленной реализации его можно привлечь любые вторичные источники тепла, включая газовые выбросы энергетических установок.
В предшествующие годы широкое распространение в промышленности получили барботажные дистилляционные аппараты, в контактных трубках которых происходит пузырьковое кипение. Однако, последующие исследования [2-4] показали, что более высокими энергетическими характеристиками обладают
дистилляционные аппараты с испарением пленки жидкости, движущейся по стенке контактных трубок.
Схема дистилляционной установки с испарением пленки жидкости при восходящем прямоточном движении парожидкостной системы [5] представлена на рис. 1.
В нижней части пленочного испарителя предусмотрена зона мгновенного вскипания
обрабатываемой жидкости; сюда подается теплоноситель низких параметров (вода с
температурой более 1000С, топочный газ и др.). Это обеспечивает по всей высоте испарителя интенсивное кипение пленки жидкости, которая движется
совместно с образующимся паром вверх, за счет касательного напряжения на границе пар-жидкость.
Рис. 1 - Схема дистилляционной установки с восходящей пленкой жидкости: 1 - пленочный испаритель; 2 - конденсатор; 3 - инжектор; 4 -распылитель деаэратор; 5 - насос
Характерная особенность предлагаемой установки заключается в замене вакуумного насоса, предназначенного для отвода выделившихся в процессе кипения жидкости неконденсирующихся газов, на инжектор. Это позволяет существенно снизить затраты энергии.
Перед поступлением в испаритель исходная вода частично нагревается в конденсаторе и деаэрируется. Полученный пар очищенной воды конденсируется, а остаток воды, содержащий
нелетучие примеси, удаляется в верхней части испарителя.
Все трубки пленочных испарителей одного диаметра и работают при одинаковых нагрузках. Это позволяет при проектировании исключить проблему масштабирования аппаратов, что существенно сокращает расходы.
Таким образом, реализация таких установок на предприятиях промышленности является наиболее перспективным направлением решения проблемы получения экологически чистой пресной воды. Литература
1. Пономарев В.Я., Юнусов Э.Ш., Ежкова Г.О. Математическое моделирование процесса аэробной очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности // Вестник Казан. технол. ун-та. -2011. Т. 14, №17 - С. 139-146.
2. Хьюитт Дж., Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения М.: Энергия, 1974. - 270 с.
3. Слесаренко В.Н. Дистилляционные опреснительные установки М.: Энергия, 1980. - 189 с.
4. Войнов Н.А., Николаев Н.А Пленочные трубчатые газожидкостные реакторы Казань: изд. «Отечество» 2008, С.272.
5. Патент № 62340 РФ, МПК51 B01D 1/06
Дистилляционная установка / Михалкина Г.С., Николаев Н.А.; заявитель и патентообладатели - Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный
технологический университет» - 2006142073/22,
заяв.09.11.2006. Опубл.: 10.04.2007. Бюллетень № 10. - 2с.
© Г. Х. Гумерова - канд. техн. наук, вед. программист каф. инженерной компьютерной графики и автоматизированного проектирования КНИТУ, [email protected] С. Ф. Дебердеева - канд. техн. наук, ст. препод. той же кафедры; |Н. А Николаев| - д-р техн. наук, проф.
99
